[發明專利]一種高溫熔融載熱體和二氧化碳及碳粉還原一氧化碳合成氣的方法

有效

• 申請號: 202110287520.5
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN113148951B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 姜紅遠;石書軍;王德明;郭存;徐崢;董斌;劉子初;蔣子琪
• 申請（專利權）人: 天津市碳一有機合成工程設計有限公司
• 主分類號: C01B3/34
• 分類號: C01B3/34;C01B3/38;C04B7/147;C04B7/24
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

本發明涉及一種高溫熔融載熱體和二氧化碳及碳粉還原一氧化碳合成氣的方法，利用二氧化碳及碳粉吸收高溫載熱體散發出的顯熱和潛熱升溫至還原溫度瞬間還原成一氧化碳高載能合成氣，利用二氧化碳高溫體積比熱容對粒化后的高溫載熱體進行循環換熱。二氧化碳及碳粉還原溫度應對高爐熔渣相變溫度一吸一放等溫等量進行：氣相二氧化碳吸熱被還原成一氧化碳、高爐熔渣放出潛熱由液相變成固相玻璃體，為二氧化碳以化固碳、減排發明了新的路徑，降低高溫載熱體產品自然冷卻造成的熱污染及能源浪費，降低副產高溫熔渣水淬造成的水源污染和浪費及影響環境的問題。本發明方法裝置配置簡單、控制方法簡單、運行操作簡單、投資低廉、運行費用低廉。

技術領域

本發明涉及一種高溫熔融載熱體和二氧化碳及碳粉還原一氧化碳合成氣的方法，涉及工業爐生產的產品或副產品的高溫熔融載熱體和二氧化碳及碳粉還原為一氧化碳合成氣的方法：尤其是利用礦熱爐生產電石、高溫熔融電石出爐和二氧化碳及碳粉還原一氧化碳合成氣的方法，尤其是煉鐵高爐出爐高溫熔渣和二氧化碳及碳粉還原一氧化碳合成氣的方法，尤其涉及工業爐高溫優質熱源回收利用及減排熱污染領域，尤其涉及二氧化碳減排及還原一氧化碳合成氣領域。

背景技術

高溫熔融載熱體如產品部分自然冷卻形成固體產品，副產品大部分水淬冷卻，基本熱量白白浪費形成“熱污染”，造成環境、水源、能源問題的嚴重影響。近年來我國電石產品：年產量超過2888萬噸，自然冷卻高溫顯熱及凝固潛熱未得到利用。

近年來我國鋼鐵生產成為世界鋼鐵生產和消費中心，世界鋼鐵協會的統計數據，2020年38個國家和地區高爐生鐵產量為12.99億噸，我國生鐵產量占全球的一半以上，高爐鐵水生產近8.88億噸副產高溫熔渣(高爐熔渣)超過3.1億噸，這部分高溫熔渣的熱量沒有得到利用白白水淬損失。

鋼鐵行業是溫室氣體排放的重要領域，有效控制和降低鋼鐵行業的碳排放是實現全球溫控目標的重要路徑。鋼鐵行業是資源和能源消耗密集型產業，既是世界鋼鐵工業發展的重要貢獻者，同時也是溫室氣體排放的重要組成部分。我國鋼鐵行業碳排放量占全球鋼鐵行業碳排放量超過60％，約占全國碳排放量的15％。因此，鋼鐵企業開展碳排放管理與低碳改造和固碳尤為重要。

2020年電石產量達到2888萬噸,高溫熔融電石和二氧化碳及碳粉還原一氧化碳合成氣；可年耗二氧化碳(220m³/噸熔融電石、440Kg/噸熔融電石)63.54億標方或1270萬噸，可年耗碳粉(120Kg/噸熔融電石)347萬噸(包括出爐熔融電石所含碳粉)，可年產一氧化碳合成氣(450m³/噸熔融電石、560Kg/噸熔融電石)130多億標方或1617萬噸。

3.1億噸高爐熔渣熱載體和二氧化碳及碳粉還原一氧化碳合成氣，可年耗二氧化碳(100m³/噸熔渣、200Kg/噸熔渣)350億標方或0.69億噸，可年耗碳粉(52Kg/噸熔渣)0.18億噸，可年產一氧化碳合成氣(200m³/噸熔渣、250Kg/噸熔渣)700多億標方或0.87億噸。

二氧化碳及碳粉還原一氧化碳合成氣始于上世紀六～七十年代，利用焦炭空氣發生爐生產一氧化碳的過程，由于這樣的一氧化碳發生爐扒焦(爐灰)困難，同樣的發生爐上海廠家扒焦幾乎不耽誤生產很輕松，了解到他們是通入微量的水蒸汽，但造成爐氣一氧化碳含量低二氧化碳及氫氣含量高，我們生產不需要二氧化碳和氫氣，通過技術改造通入二氧化碳，有效解決了扒焦難、二氧化碳及氫氣含量高的問題。

在這樣的業績上繼續研發多進二氧化碳效果更佳，但達到一定量產品一氧化碳氣體中二氧化碳含量上升，又添加了純氧(即富氧)達到了預期的效果，爐氣一氧化碳含量達到60～95％的含量、二氧化碳也非常好(含量低)。在這當中技術人員經過了多年的小試和中試，由固定床(造氣爐)到流化床，由焦炭發熱到電阻絲發熱，氣化劑由單一空氣到二氧化碳及純氧的發展過程。

進入2000年以后，我們在熔融電石載熱體噴入碳粉和二氧化碳生產出高含量的一氧化碳合成氣，為二氧化碳轉化還原一氧化碳合成氣、熔融電石高溫顯熱及凝固潛熱回收利用找到了新的途徑。